A roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerekhez kapcsolódó eszközrendszerek komoly fejlődésen mentek keresztül az elmúlt évtizedekben. Ugyanaz az exponenciális fejlődés tapasztalható a roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek területén, ami a többi tudományágban is fel ütötte a fejét: különösen az orvostudomány, a számítástechnika és a hadiipar jár az élen, de az ott kifejlesztett technológiai vívmányok leszűrődnek más alkalmazási területekre, még ha kissé megkésve is.
Írásunk célja egy olyan perspektívából bemutatni a roncsolásmentes anyagvizsgálati módszereket, ami betekintést nyújt a tudomány élvonalába. Ezek a tudományos világot mélységeiben átmozgató technológiai újítások átírják a roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek eddig megszokott alkalmazási területeit, eszközrendszerét, és ezáltal az egész munkafolyamatot. Az exponenciális fejlődés görbéje egyre meredekebb és megállíthatatlanul menetelünk a szédítő magasságok felé.
Az információ és az anyag – Ipar 4.0
We are living in the age of the fourth industrial revolution, where the pace of development is shifting into turbo gear. The first and second industrial revolutions replaced muscle power with machine power, while the third and the subsequent Industry 4.0, which is now unfolding, is slowly replacing human mental power with artificial intelligence. The automation of manufacturing has gone from initial mechanisation to the emergence of so-calledcyber-physical manufacturing systems. This allowed different systems to communicate with other facilities and to communicate information about themselves. Non-destructive material testing methods are also adapting to new manufacturing processes.
A roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek célja, hogy kinyerjék a vizsgálati darabból, és annak anyagából az információt. A röntgensugárzás, ultrahang vagy a megfestett folyadék áthatol az anyagszerkezetén, ami ezáltal hírt ad magáról. Az, hogy ennek az információnak a kinyerése milyen pontossággal, milyen gyorsasággal, milyen költségvonzattal történik, azt a roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek sajátosságai és a hozzájuk kapcsolódó eszközrendszer hatékonysága határozza meg.
A különböző roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek összehasonlítása segít a megfelelő eljárás kiválasztásához, ugyanis nincs univerzális anyagvizsgálati módszer a tudomány jelenlegi állása szerint.
Az egyes roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek hatékonysága bizonyos feltételekhez kötöttek:
- the timeliness of the test: conventional X-ray material testing is not adequate for rapid results
- accessibility of the test site: the challenges of extreme locations pose serious difficulties for non-destructive material testers
- az adott eljárás megbízhatósága vagy korlátozottsága: a roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek kiválasztásánál fontos szempont, hogy milyen hatékonysággal alkalmazhatóak az adott feladat függvényében
- finally, the qualification and experience of the materials tester: performing certain test tasks and procedures and evaluating test results requires a high level of qualification.
Ugyanakkor ezeket a feltételeket és vizsgálati kihívásokat sorra írja át a tudományos fejlődés. A következőben bemutatunk négy példát az élvonalból, ami bizonyítja, hogy forradalmi korban élünk.
Digitális képalkotás és az egyidejűség
A digitális képalkotás számos alkalmazási területet gyarmatosított, a fotográfiában pedig szinte teljesen kiirtotta az analóg felvételezési módot. A roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek terén is komoly változásokat hozott, az ultrahangos anyagvizsgálat terén kiemelten, de az elmúlt 5-10 évben a radiográfiában is – annyira, hogy teljesen új vizsgálati feladatok ellátására is alkalmassá vált a radiográfia, amely korábban lehetetlen volt a hagyományos, filmre készült röntgenfelvétellel. Bár még mindig használatos bizonyos vizsgálati helyzetekben, rendkívül időigényes a filmek előhívása, azoknak tárolása, archiválása pedig nem illeszkedik a jelenlegi felgyorsult tempóhoz, ahol azonnali digitalizációra, és a vizsgálattal szinte egyidejű kiértékelésre van szükség – erre ad lehetőséget a digitális radiográfia fejlett képalkotó rendszere, a DDA, vagyis a direct digital array.
Ahogy benne is van a nevében direkt, közvetlen képalkotásra képes, ezáltal lehetővé teszi a vizsgált darab primer digitalizációját, az érzékeny flat panel segítségével, ami képes az anyagon áthatoló sugárforrást azonnal digitális képpé alakítani, így az anyagvizsgáló már a helyszínen kiértékelheti az eredményt. Különösen autóipari beszállítók esetében nagy előny, ugyanis több ezer termék selejtkereső OK/NOK vizsgálatában, a DDA a leghatékonyabb megoldás.
One limiting factor of DDA is that, due to its rigid panel, it is not the most ideal choice for inspecting cylindrical bodies such as tubular seams, but at the cutting edge of science, although still mainly for medical applications, experiments are being conducted with thin, bendable, thin panels that organically conform to the shape of the specimen.
Drónok használata extrém helyszíneken
A roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek kiválasztásánál sarkalatos pont a vizsgálati helyszín hozzáférhetősége. A nagy magasságokból és hozzáférhetetlen vagy az emberi életre veszélyes helyekből adódó kihívásokat ugyanakkor, ahogy több alkalmazási területen, így a roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek esetében is átírják a drónok.
Az ultrahangos vizsgálatok és a vizuális vagy szemrevételezéses eljárások drónnal történő végrehajtására nyújt lehetőséget a Terra Drone, holland robotikai cég, amely elsősorban európai olaj- és élelmiszeripari cégek roncsolásmentes anyagvizsgálatainak a segítségére szolgál. A cég 2019-ben a Drone Hero Contest, innovációs versenyt is megnyerte.
Különösen az ultrahangos anyagvastagság mérésben (pl. tartályok falvastagsága) jelent kiemelkedő előnyt az innováció. A fejlesztésnek köszönhetően elkerülhető, hogy veszélyes helyekre kelljen embert küldeni, ráadásul az innováció a vizsgálatra szánt időt is nagyban csökkenti: 60-ról 40%-ra.
Ultrahangos anyagvizsgálat újragondolva
Az ultrahangnak több fajtája van, amelyre ráépülnek a különböző eszközrendszerek, egy új hibrid technológia, az EMAT (Electro-Magnetic Acoustic Transducer) vagyis az elektromágneses akusztikus jelátalakító pedig új horizontokat tárt fel a roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek alkalmazási területein, különösen az autóipari hegesztett alkatrészek gyors és költséghatékony anyagvizsgálata esetében, de számos más iparág is megtalálta hatékony alkalmazását, mint például az elsődleges fémgyártás és fémfeldolgozás, vasút- és csővezeték ipar, illetve a kazán- és nyomástartó edény ipar.
Its principle of operation is based on electromagnetic mechanisms, so that direct contact with the surface of the material is not necessary to perform the test. EMAT has all the advantages of ultrasonic material testing. More information about the principle of operation can be found here.
Deep learning – helyettesíthető-e az ember?
A modern civilizáció nagy kérdése, hogy eljön-e azaz idő, amikor önműködő gépek az emberi intelligenciát felülmúlva szükségtelenné tesznek olyan szakmákat, mint a roncsolásmentes anyagvizsgáló. Az ipari forradalmak során az ember fizikai erejét átvették a gépek és lassan az emberi intelligencia is hasonló sorsra jut, figyelve a jelenlegi fejlesztéseket a mesterséges intelligencia élvonalában, a deep learning terén.
The acronym YOLO takes on a new meaning for non-destructive material testing methods: it stands for a deep learning algorithm, which stands for You Only Look Once. For non-destructive testing of railway elements, for finding weld defects, and for real-time detection of surface cracks in concrete structures: YOLO is one of the most sophisticated algorithms for object detection, machine vision, you only have to run the object through its network once, because unlike previous algorithms, it detects and treats the image under inspection as a unit, hence its name: "you only look once". If this is how the evolution of machine vision is progressing, we are looking twice and innovation has already rewritten the role of the human factor in history.
A roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerek hatékonysága
Innovation can contribute to cost and time efficiency and sustainable development if it is embedded in the way materials testers think, so that non-destructive testing methods are optimised for the specific testing task thanks to the innovative tools that go with them. This systems thinking deserves special mention, and here we have explored the relationship between innovation, efficiency and materials testers in more detail. Technological innovations are only truly effective when they are in capable hands. They need professional experience and human judgement. We have not yet been replaced by artificial intelligence...